Xây dựng bộ chỉ thị phân tử RAPD và ISJ để xác định độ đa hình và tần số đột biến ở ngô

Nghiên cứu đã sử dụng chỉ thị phân tử RAPD và ISJ để đánh giá và xác định tần số đột biến của quần thể ở ngô được tạo ra từ gây đột biến hạt phấn với hóa chất EMS. Kết quả sử dụng 50 mồi RAPD và 2 mồi ISJ với DNA của giống ngô ML10 (giống nền sử dụng để tạo quần thể đột biến) đã xác định được 10 mồi đa hình từ 3 - 4 băng. Trong 10 mồi sử dụng, có 5 mồi chạy ổn định và lặp lại tốt giữa 186 mẫu DNA được tách từ 186 cá thể M1 từ quần thể đột biến. Tần số đột biến trung bình cho cả 5 mồi là 1/34,3 kb. Nghiên cứu này là bước đầu tiên đánh giá chất lượng quần thể đột biến bằng chỉ thị phân tử.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng bộ chỉ thị phân tử RAPD và ISJ để xác định độ đa hình và tần số đột biến ở ngô Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 1(110)/2020 XÂY DỰNG BỘ CHỈ THỊ PHÂN TỬ RAPD VÀ ISJ ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐA HÌNH VÀ TẦN SỐ ĐỘT BIẾN Ở NGÔ Trần Thị Thúy1, Đậu Thị Ngọc Ngà1, Nguyễn Thị Loan1, Bùi Hồng Ngọc1, Trần Hồng Quân1, Trần Thị Ngọc Diệp1, Trần Đăng Khánh1, Khuất Hữu Trung1, Vi Lạng Sơn1 TÓM TẮT Nghiên cứu đã sử dụng chỉ thị phân tử RAPD và ISJ để đánh giá và xác định tần số đột biến của quần thể ở ngô được tạo ra từ gây đột biến hạt phấn với hóa chất EMS. Kết quả sử dụng 50 mồi RAPD và 2 mồi ISJ với DNA của giống ngô ML10 (giống nền sử dụng để tạo quần thể đột biến) đã xác định được 10 mồi đa hình từ 3 - 4 băng. Trong 10 mồi sử dụng, có 5 mồi chạy ổn định và lặp lại tốt giữa 186 mẫu DNA được tách từ 186 cá thể M1 từ quần thể đột biến. Tần số đột biến trung bình cho cả 5 mồi là 1/34,3 kb. Nghiên cứu này là bước đầu tiên đánh giá chất lượng quần thể đột biến bằng chỉ thị phân tử. Kết quả mở đường cho các nghiên cứu khác như sàng lọc kiểu hình, giải mã hệ genome, để đánh giá sâu hơn quần thể đột biến EMS ở ngô ML10 làm cơ sở cho nghiên cứu cơ bản chức năng gene và chọn giống. Từ khóa: RAPD, ISJ, tần số đột biến I. ĐẶT VẤN ĐỀ Cây ngô là một cây trồng có ý nghĩa quan trọng EMS. Mồi ISJ (Intron-exon Spliced Junction) là loại trong sản xuất nông nghiệp. Vì vậy, có rất nhiều các mồi được thiết kế dựa trên trình tự bảo thủ của nơi nghiên cứu trên thế giới sử dụng cây ngô làm cây tiếp giáp và cắt giữa intron và exon theo Weining và mô hình nghiên cứu cơ bản và ứng dụng. Rất nhiều cộng tác viên (1991); Zeng và cộng tác viên (2010). gene ở ngô đã được làm sáng tỏ chức năng dựa vào Mồi ISJ thường có 15 nucleotit và vì thế nhiệt độ việc tìm và nghiên cứu các biến dị tự nhiên/nhân nóng chảy Tm của mồi này thường cao hơn (Tm tạo. Phần lớn các đột biến nhân tạo trên ngô được khoảng 46ºC) mồi RAPD (10 bp Tm khoảng 31ºC). tạo ra bằng hai cách: dùng EMS xử lí hạt phấn, hoặc Vì vậy, khả năng lặp lại của phản ứng PCR tốt hơn lai với dòng có transposon đang có khả năng “nhảy” mồi RAPD. Cách tính tần số đột biến với mồi ISJ (transpose) mạnh (Candela and Hake, 2008). Gerald giống với mồi RAPD. Neuffer đã tạo ra rất nhiều đột biến được sử dụng bởi Bằng xử lí hạt phấn với EMS trên dòng ngô nội các nhà khoa học trên thế giới cho đến nay (Neuffer, thuần chủng ML10, chúng tôi đã tạo được quần thể 1994). Để đánh giá chất lượng của một quần thể đột đột biến. Trong nghiên cứu này, chúng tôi chuẩn biến, người ta có thể dựa vào tần số tìm thấy các đột hóa điều kiện PCR và sàng lọc các mồi RAPD chạy biến kiểu hình khác dạng so với dòng gốc. Đánh giá ổn định ở dòng ngô ML10, từ đó xác định được tần này dễ dàng và trực quan nhưng lại không thể phát số đột biến của quần thể đột biến EMS trên giống hiện các đột biến điểm không gây ra kiểu hình. Vì ngô ML10. vậy người ta sẽ kết hợp với phương pháp dùng chỉ thị phân tử để kiểm tra ước tính tần số đột biến. II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mồi RAPD (random amplified polymorphic 2.1. Vật liệu nghiên cứu DNA) là những đoạn nucleotide (oligonucleotide) - Dòng mẹ ML10 của giống lai đơn LVN10 được 10bp có thể bám vào DNA khuôn và nhân lên sản lựa chọn để xử lí đột biến. Giống ngô lai đơn LVN10 phẩm PCR. Sự xuất hiện thêm băng mới hay mất có nguồn gốc của Viện Nghiên cứu Ngô, được công đi một băng là kết quả của việc vị trí bám mồi trên nhận là giống tiến bộ kỹ thuật tháng 8 năm 1994. DNA khuôn bị thay đổi ít nhất 1 bp hoặc hơn. Trong Mặc dù đã được tạo ra cách đây 25 năm nhưng hiện trường hợp gây đột biến bằng EMS, phần lớn sự thay giống LVN10 vẫn là giống được nhiều hộ nông dân đổi là đột biến điểm (thay 1 nucleotide). Chen và chọn lựa vì năng suất cao và khả năng thích ứng với cộng tác viên (2012) đã sử dụng RAPD để ước tính mọi vùng sinh thái trong cả nước. tần số đột biến trên quần thể đột biến lúa mì bằng - Các mồi RAPD và ISJ. 1 Viện Di truyền Nông nghiệp 46 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 1(110)/2020 Bảng 1. Danh sách các mồi RAPD sử dụng trong nghiên cứu Trình tự mồi Trình tự mồi Trình tự mồi STT Tên mồi STT Tên mồi STT Tên mồi (5’ - 3’) (5’ - 3’) (5’ - 3’) 1 OPO01 GGC ACG TAA 18 OPO18 CTC GCT ATC 35 OPN15 CAG CGA CTG 2 OPO02 ACG TAG CGT 19 OPO19 GGT GCA CGT 36 OPN16 AAG CGA CCT 3 OPO03 CTG TTG CTA 20 OPO20 ACA CAC GCT 37 OPN17 CAT TGG GGA 4 OPO04 AAG TCC GCT 21 OPN01 CTC ACG TTG 38 OPN18 GGT GAG GTC 5 OPO05 CCC AGT CAC 22 OPN02 ACC AGG GGC 39 OPN19 GTC CGT ACT 6 OPO06 CCA CGG GAA 23 OPN03 GGT ACT CCC 40 OPN20 GGT GCT CCG 7 OPO07 CAG CAC TGA 24 OPN04 GAC CGA CCC 41 OPF01 ACG GAT CCT G 8 OPO08 CCT CCA GTG 25 OPN05 ACT GAA CGC 42 OPAA03 TTA GCG CCC C 9 OPO09 TCC CAC GCA ...